1. Biodiesel de Microalgascomo Fuente de Energa Renovable Marisel De Jesus Vega INTD3355- 002 Profesora Liz M. Pagan

2. I. Introduccin En este trabajo se presentara informacin sobre las energas renovables. El trabajo se enfocara en el biodiesel, que es un tipo de energa renovable. Se presentara lo que es el biodiesel y como producirlo usando microalgas como materia prima. Se hablara sobre la transesterificacion usando alcoholes supercriticos ya que este modo es muy beneficioso. 3. EnergasRenovables Fuentes de energa caracterizadas por que se reponen a un ritmo igual o mas rpido del que son consumidas.Ejemplos: Solar Elica (molinos de viento)Biodiesel (producido de materia prima) Se obtiene: de fuentes naturales, como el sol, que contiene una gran cantidad de energao de fuentes naturales que son capases de regenerarse por medios naturales 4. Figura #1: Curva de poblacin global en correlacin con la curva de emisin de CO2.(Gonzlez, 2009).Figuraque muestra que el aumento de poblacin tras el paso de los aos aumenta las emisiones de CO2, que causan el calentamiento global , debido al mayor consumo de energas de combustibles fsiles. 5. EnergasRenovables: Algunas de las razones por las que se necesitan fuentes de energa renovables independientes de los combustibles fsiles son:problemas polticos y sociales entre pases que dificultan la localizacin de las fuentes de energa El alto gasto/consumo energtico debido al aumento en poblacin causa el agotamiento de combustibles fsilesSe predice que estos combustibles fsiles se agotaran completamente en los prximos aos. 6. EnergasRenovables: Adems de la dependencia de las energas de combustibles fsiles, estas energas tradicionales: Aumentan el calentamiento global Aumentan las lluvias acidas Aumentan la contaminacin atmosfrica Esto factores negativos no se obtienen utilizando energas renovables. 7. Biodiesel Fuenterenovable de energa, biodegradable y no toxica, que se obtiene de materiaorgnica y biomasamediante la transesterificacion en presencia de un catalizadorparaproducirsteres metlicos yglicerina. Muchas investigacionestratan deencontrarotros mtodosparaobtener mejorrendimientode biodiesel por materia prima. 8. Transesterificacion Transesterificacines elproceso deintercambio deun grupoorgnicoR y deunster conelgrupoorgnicoR de unalcohol. Estasreaccionessonnormalmente catalizadasporla adicinde un catalizadorcidoobase. triglicerido + ster-> alcohol + ster diferente 9. FluidosSupercriticos Fluidos supercriticos son fluidos a una temperatura y presin mayor que la temperatura y presin critica.Estos se encuentran entre liquido y gas y tienen propiedades tanto de lquidos como de gases, lo que los hace tener ser diferentes y que con solo variar la presin se logran cambiar muchas de estas propiedades. 10. Microalgas Gran grupo de microorganismos que crece en agua de mar, agua dulce, lugares hmedos y en todo tipo de cuerpos de agua.Son fotosintticos Son la base de la cadena alimentaria acutica.Se utilizan como: gran fuente de protenas, minerales y vitaminas, shampoo, helados, fertilizantes y en diferentes experimentos cientficos. 11. Microalgas Las microalgas: contienen un alto numero de lpidos tienentasas decrecimiento rpido soncapaces de crecer en cualquiertipo de agua y enterrenosnocultivables sucultivono necesita deherbicidas o pesticidas Por estas razones las microalgas son consideradascomounagranfuente de biocombustibles. 12. Microalgaes Desventajas: la produccin demicroalgases generalmente mscaraquelos cultivosde plantas la recoleccindebiomasade algasescostosa ensistemasde gran escala la productividad de los cultivos de microalgas puede verse afectada porla contaminacin conalgasy otrosmicroorganismosno deseados. 13. II. Descripcin Los nuevos hallazgos encontrados son: Como hacer las microalgas mas costo efectivas Como producir biodiesel de microalgaes utilizando alcoholes supercriticos Estos nuevos hallazgos son importantes ya que la mayor desventaja de usar microalgas es el alto costo de produccin. Tambin por que el usar alcoholes supercriticos tiene un sin numero de ventajas adicionales a las de usar microalgas. 14. Hallazgo #1 El uso de microalgas puede ser mas costo eficiente con el nuevo hallazgo ya que se puede maximizar la produccin de biodiesel aumentando el contenido de lpidos en las algas; los lpidos son los que contienen los esteres necesarios para la transesterificacion.Se presentaran nuevas maneras de: aumentar el contenido de lpidos en las algas mejorar el proceso de produccin 15. Microalgasmascostoefectivas Aumentando el contenido de lpidos por: Control biosintetico Ingeniera gentica Escogiendo el mayor contenido de lpidos por: Seleccin de cepa Bajando el costo de produccin por: Catlisis enzimtica Mejorar el diseo del fotobioreactor 16. Control biosintetico Alterar la composicin celular de las microalgas.Estudios recientes han encontrado que es posible promover el almacenamiento de carbono como molcula de lpidos, en lugar de almidn. Esto se logra mediante el cultivo de algunas microalgas en condiciones donde la luz de CO2 y el carbono estn fcilmente disponibles y un solo nutriente se mantenga limitado, como por ejemplo el nitrgeno. 17. Control biosintetico La formacin de lpidos en las microalgas puede tambin ser promovidas por la adicin de un nutriente y no por la limitacin. Ejemplo aadir hierro al cultivo de microalgas puede resultar en un mayor contenido de lpidos, lo que resulta en una mayor produccin de biodiesel. 18. Ingeniera gentica El objetivo clave de la ingeniera gentica es alterar los genes que codifican las enzimas implicadas en la ruta de produccin de lpidos para que la produccin de los mismos sea mayor. Hasta el momentoesteaumento de lpidos se ha logrado en otraespeciesparecidas a lasmicroalgas. En lasmicroalgas solo se ha logrado el aumento de protenas.Estoesalgoquesigue en investigacin. 19. Seleccin de la cepa Otra manera de aumentar el rendimiento de los lpidos es la seleccin de las especies o cepas de microalgas con alto contenido de lpidos naturales ya que incluso dentro de una sola especie de microalgas, el contenido de lpidos puede variar de una cepa a otra. Esto se logra haciendo: anlisis espectrofluorometrico anlisis gravimtricos tradicionales entre otros Estos diseos facilitan la seleccin de cepas y a su vez optimizan la produccin de biodiesel de microalgas. 20. Catlisis enzimtica La transesterificacion utilizando catalizadores bsicos es la mas comn.Desventajas que hacen que estos catalizadores bsicos aumenten el precio del biodiesel son: dificultad de remover el cataltico al final inhabilidad de procesar materias primas puras Un alternativa es la produccin por catlisis enzimtica.La enzima lipase es utilizada como catalizador en esta transesterificacion de catlisis enzimtica. 21. Catlisis EnzimticaLa transesterificacion utilizando lipase como catalizadorpuede producir un mayor rendimientode biodiesel con una recuperacin de catalizador y producto mucho mas simple.Desventajas: lipase es una enzima relativamente cara su actividad enzimtica es inhibida por la presencia de metanol (lo que siempre esta presente en la reaccin) 22. Mejorar el diseo del fotobioreactor Los estanquesabiertos sonlos medios tradicionales decultivomasivo. La ventaja es que son baratospara construir ymantener pero, la desventaja es que, noson aptos parala produccin de biodiesela gran escala. La opcin msviableeselusode los diferentes diseos de fotobioreactores para producirgrandes cantidades demicroalgas aunque sean mas caros. 23. Mejorar el diseo del fotopioreactor Estos fotobioreactores donde se producen las microalgas pueden mejorar si por ejemplo: Se hace un buen uso de la luz que entra a ellos y se disean para que dicha luz se mantenga por mas tiempo, esto se logra por ejemplo pintando de blanco alrededor del reactor para que se refleje la luz por la noche.Tambin es importante mantener cierta temperatura. Esto se logra esparciendo agua de un espray o sumergiendo el reactor en agua durante el da. 24. Hallazgo #2 El otro hallazgo encontrado que puede mejorar los mtodos tradicionales de produccin de biodiesel es:utilizar alcoholes supercriticos en la transesterificacion en vez de alcoholes en condiciones normales 25. Biodiesel usando ASC Los alcoholes supercrticos pueden utilizarse en lugar de alcoholes comunes o catalizadores en la reaccin de transesterificacin. Este proceso es una tcnica investigada y prometedora ya que no requiere mucha energa y ayuda a conservar el medio ambiente. Adems de que se reduceel tiempode reaccin.El tiempo de reaccin se reduce debido a que no se necesita romper la clula en un principio paraobtener los lpidosyaque la altapresin del alcohol supercriticorompe la pared celular, de estamaneralleva a cabo dos pasos en solo uno. 26. Biodiesel usando ASC Adems, el mtodo usando alcoholes supercriticos no necesita usar catalizador lo que convierte al proceso en uno mucho mas simple al momento de la purificacin final ya que slo la eliminacin del metanol que no ha reaccionado es necesaria. Adems, se produce un % de rendimiento ms alto. 27. Biodiesel usando ASC Algunas de las desventajas del uso de alcoholes supercrticos son: mayor presin necesaria mayor temperatura necesaria Estas condiciones necesarias causan costos adicionales en la produccin y que el proceso sea mas inseguro. 28. Mtodos de Bsqueda De donde obtuve la informacin y referencias 29. De donde obtuve la informacin Esta informacin se obtuvo mayormente de diferentes artculos de revistas cientficas, paginas de internet y libros. La informacin de artculos de peridicos y de tesis encontradas anteriormente no fue de gran ayuda para esta investigacin por lo que no fueron incluidas. 30. De donde obtuve la informacin La informacin sobre energa renovable se obtuvo del libro de Jaime Gonzalez titulado Energa Renovable y de diferentes paginas de internet como por ejemplo wikipedia.La informacin de biodiesel y de transesterificacion es un resumen de informacin que se obtuvo de diferentes paginas de internet, libros y de todas las otras referencias ya que todas introducan estos trminos.La informacin de fluidos supercriticos se obtuvo de diferentes artculos de revista que introducan el termino. 31. De donde obtuve la informacin La informacin sobre las microalgas se obtuvo mayormente de la pagina de internet:http://www.70centsagallon.com/Algae.html y del librotituladoAlgae Energy: Green energy and Technology.La informacin de hacer las microalgas mas costo efectivas se obtuvo del articulo de revista de Raehtz titulado Challenges and Advances in MakingMicroalgaeBiomass a CostEfficientSource of Biodiesel. 32. De donde obtuve la informacin La informacin de transesterificacion utilizando alcoholes supercriticos se obtuvo del articulo de revista deWang, He, Xie, Yang,y Zhu, (2007) titulado Transesterification of thecrudeoil of rapeseedwithNaOH in supercritical. Esta informaciontambien se obtuvo del articulo de Demirbag, Biodiesel fuelsfrom vegetable oilsviacatalytic and non-catalyticsupercritical alcohol transesterifications and othermethods: a survey.Tambin se obtuvo informacin para esto del articulo de Levine, Pinnarat, y Savage titulado Biodiesel ProductionfromWetAlgalBiomassthrough in Situ Lipid Hydrolysis. 33. Mtodos de bsqueda Los libros utilizados fueron encontradosengooglebooks usando trminos claves como: energa renovable, biodiesel y microalgas. Las paginas de internet utilizadas fueron encontradas en el googlesearch bajo los mismos trminos utilizados para buscar los libros. 34. Mtodos de bsqueda Los artculos de revista fueron encontrados utilizando las bases de datos de ingeniera qumica que aparecen en la pagina de la biblioteca library.uprm.edu.Las bases de datos de ingeniera qumica utilizadas fueron: American ChemicalSociety, EngineeringVillage y CRCnetBASECHEMnetBASE. Cada una de estas bases de datos tiene su propio search pero en todas utilic palabras claves como: biodiesel, transesterification, microalgae, supercritical, entre otras. De las referencias que resultaban de la bsqueda fui leyendo y descartando las que no necesitaba hasta que encontr informacin valiosa en las utilizadas. Las bsquedas fueron hechas en ingles ya que as se encuentra mas informacin 35. Mtodos de bsqueda La bsqueda de libros y paginas de internet fue mas fcil ya que la informacin buscada y encontrada en ellas es una informacin mas general. Por el contrario buscar informacin mas especifica, como por ejemplo la encontrada acerca de la transesterificacion utilizando fluidos supercriticos, fue mas difcil ya que aparece menos informacin y fue necesario ir cambiando los trminos a medida que iba encontrando la informacin para hacerla mas especifica y as poder enfocarme en un tema mas especifico como lo fueron el uso de microalgaes y su costo eficiencia y el uso de alcoholes supercriticos para la transesterificacion. 36. Conclusin En conclusin, la implementacin de nuevas energas renovables es necesaria ya que son independientes de los combustibles fsiles. Adems de que las energas renovables tienenmuchos mas beneficios que las energas de combustibles fsiles. Como por ejemplo: menos emisiones de dixido de carbono lo que es mas beneficioso para el medio ambiente.Hay diferentes tipos de energas renovables, este trabajo se enfoco en el biodiesel que es producido de diferentes biomasas.Lo malo del proceso de produccin de biodiesel es que suele ser mas caro. Es por esto que en este trabajo buscamos reducir estos costos. 37. Conclusin Segn la investigacin hecha, estos costos se puede reducir usando microalgas ya que contienen una mayor cantidad de lpidos. A su vez estas microalgas se pueden tratar para que tengan un mayor contenido de lpidos y a su vez un mayor rendimiento de biodiesel.Otra manera de reducir costos es sustituir el uso de catalticos por alcoholes supercriticos ya que utilizando alcoholes supercriticos no se necesita ningn catalizador. Adems utilizando alcoholes supercriticos se simplifica el proceso ya que no se necesitan procesos de extraccin de los lpidos de las clulas antes de la reaccin y no se necesitan procesos de purificacin del producto para eliminar el catalizador al final de la reaccin. 38. Conclusin La desventaja de utilizar alcoholes supercriticos es que las altas presiones y temperaturas de estos son difciles de alcanzar y mantener, adems de que son mas costosos energticamente.En conclusin, el proceso de utilizar alcoholes supercriticos tiene ventajas como el no necesitar catalizador, reducir el tiempo de reaccin y hacer un proceso mucho mas simple. La desventaja es el alto costo.Por tal razn una recomendacin para una investigacin futura seria el aadir un co-solvente al sistema ya que estos disminuyen las altas temperaturas y presiones del alcohol supercritico dejando las mismas propiedades de supercritico. 39. Referencias AlgheaPhotobioreactor. (2009). Retrieved from BioFuel Technologies: http://www.70centsagallon.com/Algae.html Benjumen, P., Agulelo, J. R., & Rios, L. A. Biodiesel: Produccin, calidad y caracterizacin. (U. d. Antioqua, Ed.) BioFuel Industries. (2002). Retrieved from Cogeneration Technologies: http://cogeneration.net/transesterification.htm Demirbag, A. (2003). Biodiesel fuels from vegetable oils via catalytic and non-catalyticsupercritical alcohol transesterifications and other methods: a survey. EnergyConversion and Management , 20932109. Demirbas, A., & M.F., D. (2010). Algae Energy: Green energy and Technology. (Springer,Ed.) New York. 40. Referencias: Gonzlez, J. (2009). Energas Renovables. (Reverte, Ed.) Barcelona. Levine, R. B., Pinnarat, T., & Savage, P. E. (2010, August 12). Biodiesel Production from Wet Algal Biomass through in Situ Lipid Hydrolysis. EnergyFuels , 5235-5244. Raehtz, K. (2009). Challenges and Advances in Making Microalgae Biomass a Cost Efficient Source of Biodiesel. MMG 445 Basic Biotechnology, 5, 37-43. Wang, L., He, H., Xie, Z., Yang, J., & Zhu, S. (2007). Transesterification of the crude oil of rapeseed with NaOH in supercritical. Fuel ProcessingTechnology , 477481. Wikipedia. (2010, Noviembre 30).Retrievedfromhttp://es.wikipedia.org/wiki/Biodi%C3%A9sel